Napájecí zdroje DC-stejnosměrného proudu se stále více používají v odvětvích, jako jsou telekomunikace, průmyslová automatizace, řízení napájení, železniční doprava, těžba a obrana. Jejich modulární konstrukce účinně zjednodušuje návrh obvodů zákazníků a zároveň zvyšuje spolehlivost systému a efektivitu údržby. Vzhledem k odlišným charakteristikám různých pod-odvětví se zároveň jejich požadavky přirozeně liší. Tento článek se primárně zaměřuje na výběr napájecích modulů pro energetiku.
Napájecí zdroje DC-stejnosměrného proudu se stále více používají v odvětvích, jako jsou telekomunikace, průmyslová automatizace, řízení napájení, železniční doprava, těžba a obrana. Jejich modulární konstrukce účinně zjednodušuje návrh okruhu zákazníků a zároveň zlepšuje spolehlivost systému a efektivitu údržby. Vzhledem k odlišným charakteristikám různých pod-odvětví se zároveň jejich požadavky přirozeně liší. Tento článek představuje především výběrová kritéria pro výkonové moduly v energetice.
Kvůli složitosti energetických sítí má energetický průmysl různé požadavky na stejnosměrné -stejnosměrné napájecí zdroje. Níže redakční tým společnosti Yulin Technology stručně nastiňuje několik klíčových kritérií výběru:
1. Nízká spotřeba energie při zátěži-
Některá monitorovací zařízení v energetice se aktivují pouze za abnormálních podmínek a vyžadují značné množství energie, ale během normálního provozu zůstávají po delší dobu v pohotovostním režimu, jako jsou jednotky FTU a moduly proti -napěťovému{1}}segmentu. Většina takových systémů využívá jako záložní zdroje energie baterie. Pokud je spotřeba energie bez{4}}zátěže modulu DC-stejnosměrného proudu příliš vysoká, může to vést k problémům, jako je krátká výdrž baterie a předčasné selhání baterie. Například v určitém projektu modulu proti blikání, když dojde k výpadku napájení, musí napájecí modul dodat relé přibližně 20 W energie během 1,5 sekundy; většinou se však relé neaktivuje a systém funguje téměř bez{10}}zátěže. V tomto scénáři energii baterie spotřebovává modul DC-DC; čím vyšší je spotřeba energie bez{13}}zátěže, tím kratší je výdrž baterie. Aby se prodloužila životnost baterie, spotřeba energie naprázdno nesmí překročit 0,3 W, zatímco komerčně dostupné 20W zdroje mají spotřebu energie bez zátěže obvykle v rozsahu od 0,5 W do 1,5 W.
2. Vysoká účinnost v celém rozsahu zatížení
Jak již bylo zmíněno výše, mnoho zařízení v energetickém průmyslu pracuje po delší dobu při nízké zátěži nebo dokonce bez{0}}zátěže. Proto je dosažení vysoké účinnosti v celém rozsahu zátěže klíčové pro spolehlivost napájecího systému. Tento aspekt však většina výrobců napájecích zdrojů často opomíjí. Aby byly jejich technické specifikace atraktivnější, mnoho výrobců se zaměřuje na dosažení velmi vysoké účinnosti při plné zátěži, ale účinnost výrazně klesá při nízké zátěži (5 %–50 %). To má za následek vyšší skutečný nárůst provozní teploty v napájecím modulu, což vede k řadě problémů s tepelným designem. U napájecích systémů se vysoká účinnost v celém rozsahu zátěže promítá do nižších ztrát výkonu a nárůstu teploty, což účinně zvyšuje spolehlivost systému. Při výběru napájecího zdroje je proto třeba věnovat zvláštní pozornost jeho křivkám účinnosti v podmínkách bez-zátěže a nízké{10}}zátěže.
3. Vysoké izolační napětí, nízká izolační kapacita
V sektoru průmyslového řízení vyžadují stejnosměrné -stejnosměrné napájecí moduly obvykle izolační napětí pouze 1500 VDC. Řídicí systémy v energetice však obecně vybírají výkonové moduly s výdržným napětím 3000 VDC nebo vyšším, aby bylo zajištěno, že řídicí systém zůstane neovlivněn vnějším rušením.
U produktů výkonové elektroniky je také důležité minimalizovat parazitní kapacitu mezi primární a sekundární stranou. To vyžaduje výběr napájecích modulů s nejnižší možnou izolační kapacitou, aby se snížil dopad rušení v běžném{1}}režimu na systém. Obecně platí, že pro 1–2 W neregulované stejnosměrné konvertory s otevřeným -smyčkovým stejnosměrným proudem- používané k napájení ovladačů se doporučuje vybrat moduly s izolační kapacitou nižší než 10 pF, zatímco pro stejnosměrné konvertory s uzavřenou -smyčkou-stejnosměrného proudu by měly být zvoleny moduly s izolační kapacitou nižší než 150 pF, kdykoli je to možné.
4. Charakteristiky EMC
EMC výkon zajišťuje normální a bezpečný provoz elektronických systémů. Elektronický průmysl v současné době klade přísné požadavky na výkonnost výrobků EMC. Špatné zacházení s EMC může vést k resetování systému, restartování nebo dokonce k předčasnému selhání; proto mohou vynikající vlastnosti EMC zvýšit konkurenceschopnost energetických produktů.
5. Charakteristiky teplotního limitu
Produkty energetického průmyslu jsou rozmístěny v celé řadě geografických oblastí, od spalujících veder tropického Hainanu po kruté mrazy severovýchodních zim, a většina produktů je instalována ve venkovním prostředí. Zdroje DC-DC modulů proto musí mít rozsah provozních teplot alespoň -40 stupňů až +85 stupňů.
Testování při extrémních teplotách je metoda k ověření spolehlivosti výkonových modulů, včetně vysoko{0}}stárnutí při vysoké teplotě, vysoké{1}} a nízké{2}}teploty{3}}testování výkonu{3}}zátěže, vysoko-cyklických šokových testů při nízkých teplotách a dlouhodobých-testů při vysokých-teplotách a vysoké-vlhkosti. Správný vývoj napájecího zdroje prochází všemi těmito testy. Provádění těchto testů spolehlivosti poskytuje důležitou referenci pro výběr produktu.
Výběr stejnosměrných-stejnosměrných napájecích modulů musí zohledňovat specifické vlastnosti energetického průmyslu. Pokud například celkový energetický systém vyžaduje vyšší energetickou účinnost, jsou nezbytné napájecí moduly s vysokou účinností a nízkou-spotřebou energie bez zátěže. Navíc je třeba vzít v úvahu stabilitu systému za různých podmínek EMC rušení, což vyžaduje výkonové moduly s vynikajícím EMC výkonem. Podobně, zatímco napájecí modul je pouze funkční komponenta, zvýšení spolehlivosti energetického systému vyžaduje komplexnější přístup, který bere v úvahu návrh aplikací na-úrovni systému.